Характерные черты организации членистоногих
- Согласно одной из принятых оценок, на сегодняшний день описано более миллиона видов членистоногих (основная часть – насекомые), что составляет более 80 % всех описанных видов животных. Общее количество ныне живущих видов членистоногих может достигать 10 миллионов. Членистоногие обитают в морских, пресноводных, наземных и воздушных экосистемах и являются наряду с хордовыми одним из двух доминирующих типов животных, освоивших наземный образ жизни.
- Их тело сегментировано и дифференцировано на три отдела: голову, на которой размещаются рот и органы чувств, грудь, выполняющую в основном двигательную функцию, и брюшко, заключающее большую часть внутренних органов. У некоторых групп членистоногих голова сливается с грудью.
- Покровы тела – многослойная хитинизированная кутикула, выполняющая защитную функцию. У наземных членистоногих ее наружный слой содержит жиро- и воскоподобные вещества, препятствующие потере воды телом животного. Кутикула служит также наружным скелетом, к разным участкам которого прикрепляются пучки поперечнополосатых мышц, что обеспечивает движение различных частей тела и конечностей. Из-за нерастяжимости кутикулы рост членистоногих сопровождается периодической линькой.
- Членистые конечности подвижно соединены с телом и представляют собой многочленные рычаги, способные к сложным движениям. Членики конечностей подвижны благодаря наличию суставов. Конечности обеспечивают разнообразные виды движений – ходьбу, бег, прыгание, плавание, а также выполняют ряд других функций – захват и измельчение пищи, дыхание, осязание и др.
- Полость тела смешанная, т. е. зачатки целома и остатки первичной полости слиты друг с другом. Целом не выполняет опорной функции, так как развит наружный скелет.
- Пищеварительная система имеет три отдела: передний, средний и задний. Передний и задний отделы эктодермального происхождения и изнутри выстланы хитинизированной кутикулой. Ротовые аппараты разных групп членистоногих разнообразны. Хорошо развиты пищеварительные железы, ускоряющие процесс пищеварения.
- Членистоногие питаются разнообразной пищей – от разлагающихся органических материалов до тканей других животных и растений. Многие виды специализированы в питании, что отражается на строении их конечностей и ротового аппарата. Сильные клешни и челюсти могут рвать и резать грубые материалы, такие, как кожа, кутикула и ткани растений, тогда как колющий ротовой аппарат используется для высасывания жидкостей, таких, как сок, кровь и нектар. Многие водные ракообразные имеют перистые образования на ногах или вокруг ротового аппарата, которые служат для отцеживания или фильтрации мелких организмов и органических частиц из воды.
- Кровеносная система незамкнутая. Сердце представляет собой расположенную на спинной стороне тела трубку, разделенную перегородками на несколько камер, которые сокращаются последовательно друг за другом, перекачивая гемолимфу.
- Органами дыхания являются жабры, а у наземных – легочные мешки и трахеи.
- Органы выделения – видоизмененные метанефридии («зеленая» железа раков), у наземных – мальпигиевы сосуды – многочисленные замкнутые короткие эпителиальные трубочки, открывающиеся на границе между средней и задней кишкой. Продукты выделения из полостной жидкости (гемолимфы) попадают в мальпигиевы сосуды, а из них – в заднюю кишку.
- Нервная система построена по типу брюшной нервной цепочки кольчатых червей. Ее отличительной чертой является уменьшение числа парных брюшных ганглиев вследствие их слияния друг с другом в связи с укорочением тела или малыми размерами животного. У общественных насекомых значительного развития достигают надглоточные ганглии – «мозг», который служит основой формирования сложных форм врожденного поведения. Хорошо развиты различные органы чувств: осязания, вкуса, обоняния, зрения, равновесия, слуха.
- Членистоногие – раздельнополые животные, многим из них свойственен половой диморфизм. Оплодотворение внутреннее. Постэмбриональное развитие у некоторых прямое, у большинства – с неполным или полным метаморфозом. Некоторые насекомые приобрели способность на разных стадиях онтогенеза существовать в двух средах – водной и наземной.
Внутреннее строение Членистоногих
Изучая внутреннее строение, приходим к выводу, что у всех представителей есть как общие признаки, так и свои особенности в работе внутренних органов. Подробнее разобраться с этим поможет следующая таблица:
Таблица «Особенности строения Членистоногих»
|
Ракообразные |
Паукообразные |
Насекомые |
|
|
Нервная система |
Окологлоточный нервный узел + брюшная нервная цепочка |
Окологлоточный узел имеет более сложное строение, образуя головной мозоль |
|
|
Пищеварение |
Рот, глотка, пищевод, желудок, кишечник, анальное отверстие. |
Есть ядовитый зуб. Пищеварение двух типов: наружное и внутреннее. |
У каждого отряда свои особенности строения ротового аппарата. |
|
Кровеносная система |
Незамкнутая, есть двухкамерное сердце, состоящее из предсердия и желудочка. |
||
|
Органы выделения |
Зелёные железы |
Мальпигиевы сосуды |
|
|
Органы дыхания |
Жабры |
Трахеи и легочные мешки |
Трахеи |
|
Органы чувств |
Главная роль принадлежит обонянию, также имеется орган равновесия, осязания, зрение (сложное), слух. |
Главная роль – осязание, имеется простое зрение, орган равновесия, слух. |
Осязание, обоняние, сложное зрение, слух. |
Чаще всего Членистоногие раздельнополые животные. Самки откладывают яйца, из которых развивается личинка, превращаясь во взрослую особь. Однако не у всех отрядов есть личиночная стадия развития. Например, у Паукообразных она полностью отсутствует.
Рис. 3. Внутренние системы органов
Что мы узнали?
Членистоногие имеют как общие признаки во внешнем и внутреннем строении, так и свои индивидуальные особенности. Отличия можно наблюдать и в среде обитания данных животных. Однако, благодаря своим особенностям, этот тип смог расселиться повсеместно и имеет большое количество разновидностей в классификации.
Класс Насекомые
Современной науке известно более полутора миллионов видов представителей еще одного класса членистоногих, которые называются насекомые. А их количество просто поражает! Согласно подсчетам, на одного человека, проживающего на нашей планете, приходится более 250 миллионов особей насекомых. Они живут абсолютно во всех средах обитания. Размер насекомых может варьировать в значительных пределах. Некоторые наездники имеют длину всего несколько мм, а размах крыльев бабочки — агриппы — 25 см.
В теле насекомых четко различают голову, грудь и брюшко. Они имеют только одну пару усиков. Грудной отдел сегментирован на три части, каждая из которых несет пару конечностей. В этой части расположены и крылья, которые представляют собой двойные пластинчатые складки покровов. Брюшко лишено конечностей. На нем расположены дыхальца. Это отверстия, которыми открываются наружу органы дыхания. Брюшко может также нести видоизменения конечностей в виде копулятивных органов, яйцеклада или жала.
Регуляция жизнедеятельности насекомых происходит не только с помощью нервной, но и гуморальной системы. Гормоны, которые выделяются в кровь, контролируют процессы линьки, перехода к зимовке, общение с особями противоположного пола, обеспечивают защиту. Так, рабочие особи термитов и муравьев имеют на верхушке брюшка особую железу. Ее секретом насекомые метят дорогу, что помогает им найти обратный путь в случае опасности.
Значение членистоногих во многом определяется деятельностью общественных насекомых. К ним относятся муравьи, термиты, медоносные пчелы. Они живут большими группами, в пределах которых четко распределены обязанности между особями. Среди них выделяют плодовитую самку — царицу, самцов и рабочих особей. У пчел обязанности постоянно меняются. Сначала они строят соты в улье и защищают его от врагов, затем улетают для сбора пыльцы и нектара.
Итак, членистоногие — это животные, характеризующиеся следующими отличительными чертами:
- наличие сегментированных конечностей;
- три части тела: голова, грудь и брюшко;
- наружный скелет, образованный кутикулой;
- смешанная полость тела;
- незамкнутая кровеносная система, по которой циркулирует гемолимфа;
- классы членистоногих представлены рако-, паукообразными и насекомыми.
Семейство Иксодовые (Ixodidae).
Иксодовые клещи – временные наружные паразиты. Временный хозяин, на котором они питаются, получил название хозяина — прокормителя. Добычу иксодовые клещи подстерегают на открытой природе, что привело к появлению у них особых приспособлений. Клещи могут длительно голодать, но присосавшись к хозяину — прокормителю, длительно, иногда несколько дней, поглощают кровь. Самки способны поглощать такое количество крови, которое в сотни раз превосходит массу их тела. Метаморфоз, включающий стадии: яйца, личинки, нимфы и взрослые формы, продолжается иногда не менее трех лет.
Самки некоторых видов иксодовых клещей откладывают до 17 тысяч яиц, но из них половой зрелости достигает лишь незначительное число. Яйца откладываются в землю или в кору погибших деревьев. Вылупившиеся личинки питаются однократно, обычно на мелких млекопитающих (грызуны, насекомоядные).
Сытая личинка покидает хозяина и через некоторое время линяет, превращаясь в нимфу. Нимфа после питания и линьки превращается в имаго. Половозрелые самки иксодовых клещей питаются только раз в жизни и преимущественно на крупных млекопитающих (рис. 45).
Укусы клещей (на всех стадиях развития) безболезненны, так как клещи выделяют особое анестезирующее вещество, благодаря чему присасывание их остается незамеченным.
Ракообразные
Это довольно разнообразный класс, насчитывающий порядка сорока тысяч видов. В основном их можно встретить в морях и пресноводных водоемах, но есть некоторые, освоившие сушу.
Хоть тип членистоногие (класс ракообразные, общая характеристика которых рассматривается в данном разделе) очень богат, но можно выделить ряд схожих черт, для этого в конце пункта мы приведем таблицу, помогающую систематизировать полученные знания.
Они ведут плавающий, ползающий или прикрепленный образ жизни. Среди них даже встречаются паразиты. Как уже говорилось ранее, членистоногие отличаются сегментацией тела, их у данного класса насчитывается от десяти до пятидесяти.
Кратко рассмотрим характеристику типичного представителя данного класса, всем известного речного рака. Из названия уже становится понятно, что он обитает в пресных водоемах. Его роль и в природе и для человека очень велика. Отметим, что можно отличить даже внешне самца и самку.
Активность достигается в ночное время, питается он исключительно растительной пищей, поедая как живую, так и мертвую добычу. Размер зрелой особи — от пятнадцати сантиметров и более, линька у них раз в год, у молодняка же этот процесс наблюдается несколько раз в году.
Как и у других представителей членистоногих, кровеносная система незамкнутая, сердце выглядит как пятигранный мешок и прикреплено к задней стенке туловища
Также важно знать и то, что голова и туловище соединены. Осязательные и обонятельные чувства острые за счет длинных усов
Глаза сложные и прикреплены на жгутики, что возмещает неподвижность головы.
|
Признаки |
Характеристика |
|
Отделы |
Два: головогрудь и хвост |
|
Пары усов |
Две пары |
|
Пары ног |
Пять пар (десять ног) |
|
Крылья |
Отсутствуют |
|
Орган дыхания |
Жабры |
Описание паукообразных
Пауки относятся к царству Животные и типу Членистоногие. Сегодня специалисты установили, что они произошли от ракообразных, это объясняет строение и некоторые другие особенности.
Представители
В природе встречаются самые разнообразные виды, имеющие разный размер, особенности питания.
Но существует несколько представителей, которые наиболее распространены:
- Птицеед считается наиболее крупным представителем класса. Его размер в размахе ног достигает 30 см. Обитают эти животные в Африке, Австралии и других странах с жарким климатом. Насчитывают несколько разновидностей птицеедов, отличающихся размером и окрасом туловища. Многие поклонники экзотики держат таких членистоногих дома.
- Пауков крестовиков в природе очень много. Членистоногое получило свое название за счет своеобразного рисунка на тельце, напоминающего крест. Имеет небольшой размер, выпуклое туловище овальной формы. Окрас может быть разного оттенка — от серого до рыжего. В России зафиксировано многообразие крестовиков, насчитывают около 30 видов.
- Каракурт распространен в Средней Азии, Казахстане, Африке. Самку называют «черная вдова» из-за однотонного окраса туловища. Самцы имеют на теле красные пятна. Размер самого крупного представителя не превышает 20 мм. Вид считается опасным для человека
- Верблюжий паук внешне напоминает скорпиона, имеет длину 7 см. Не является ядовитым, но укус животного очень болезненный. Хелицеры членистоногого очень напоминают клешни скорпиона.
- Пауки прыгуны довольно распространены, насчитывают около 6 тысяч разновидностей. Обитают в условиях тропического климата, имеют небольшой размер. Уникальная особенность членистоногого — прыжки на большие расстояния.
- Аргиопа Брюнниха — распространенный вид, обитает в Корее, Крыму, Южной Европе, на территории России. В народе членистоногое называют паук-оса из-за особенного окраса туловища.
- Пауки-волки обитают практически везде, кроме Антарктиды. Имеют небольшой размер, не превышающий 30 мм в размахе ног. Особи считаются земляными, обитают в норах. Отличительный признак членистоногих этого вида — паутину они плетут только в норе.
- Сенокосцы — многочисленный вид пауков, насчитывающий около 1000 подвидов. Тело особей маленькое, ноги длинные. Распространены они повсюду, часто обитают в жилище человека, питаются насекомыми.
- Бегун, или странствующий паук, — один из самых ядовитых представителей членистоногих, обитает преимущественно в Бразилии, размер достигает 15 см. Живет паук в норах, питается лягушками, ящерицами и мелкими змеями.
Существует еще множество разновидностей пауков, распространенных по всему миру, отличающихся размером, окрасом и особенностями питания.
Бразильский паук-солдат
Насекомые или нет
Не все знают, насекомое паук или нет. Внешне многие особи напоминают насекомых, но в строении, способе питания можно увидеть множество отличий.
Членистоногие относятся к классу Паукообразные и отряду Пауки, поэтому они не являются насекомыми. Отличия можно увидеть в таблице.
Класс паукообразные (Arаchnoidea)
Паукообразных известно около 40 тыс. видов. Эти членистоногие приспособлены к обитанию на суше. Для них характерны органы воздушного дыхания. Характерной особенностью паукообразных является тенденция к слиянию члеников тела, образующих головогрудь и брюшко. У более примитивных (фаланги) оба отдела еще сохраняют сегментацию. Скорпионы имеют сегментацию лишь на брюшке, у пауков брюшко уже не сегментировано, а клещи утратили даже деление тела на головогрудь и брюшко, тело слитное.
Покровы тела и аппарат движения. Тело покрыто хитинизированной кутикулой и подстилающей ее гиподермой, имеющей клеточное строение. Ее производные – паутинные и ядовитые железы. Ядовитые железы расположены, как правило, у основания хелицер. Отличительная черта паукообразных – наличие 6 пар конечностей. Из них 2 первые пары – хелицеры и педипальпы — приспособлены к захвату и измельчению пищи. Остальные 4 пары выполняют функции передвижения; это ходильные ноги.
Пищеварительная система. Приспособлена к питанию полужидкой пищей. Глотка паукообразных выполняет функцию сосательного аппарата.
Дыхательная система. Представлена либо листовидными легкими, либо трахеями. Те и другие открываются наружу особыми отверстиями — стигмами на боковых частях члеников. В легочных мешках расположены многочисленные листовидные складки, в которых имеются кровеносные капилляры.
Выделительная система. У некоторых паукообразных имеются видоизмененные метанефридии. У многих форм образуются мальпигиевы сосуды, состоящие из одной или нескольких пар выростов кишечной трубки (на границе средней и задней кишок), расположенных в полости тела. Из них продукты жизнедеятельности поступают в задний отдел кишок.
Кровеносная система. Наиболее сложно построена у скорпионов и пауков, органами дыхания которых являются легкие. У этих животных кровеносная система сходна с таковой ракообразных.
Более простое строение кровеносной системы у паукообразных, органами дыхания которых служат трахеи. Наименее сложна кровеносная система клещей: у них она может отсутствовать либо состоит из мешковидного сердца с парой остий (отверстий).
Нервная система. Характеризуется концентрацией составляющих ее частей. У некоторых форм брюшная нервная цепочка сливается в один головогрудный ганглий.
Все паукообразные раздельнополы. Половой диморфизм резко выражен.
Важнейшими отрядами паукообразных являются фаланги (Solpugae), скорпионы (Scorpiones), пауки (Aranei), клещи (Acari).
Из класса паукообразных наибольшее медицинское значение имеет отряд клещей.
Эволюция
|
||||||||||||||||||||||||||||
Упрощённая кладограмма членистоногих (Budd, 1996)
Последний общий предок
Последний общий предок членистоногих реконструируется как сегментированный организм, каждый сегмент которого покрыт собственным склеритом и несёт пару конечностей. Вопрос о типе этих конечностей остаётся открытым. Это прачленистоногое имело на брюшной стороне рот, а на передней части спинной — глаза. Антенны были расположены перед ртом. Питалось оно, вероятно, пропуская через себя донные осадки.
Окаменелости
Marrella, загадочный представитель членистоногих фауны сланцев Бёрджес
Согласно одной из гипотез, членистоногие возникли ещё до кембрийского взрыва. Сторонники этой гипотезы считают первыми известными членистоногими представителей эдиакарской биоты Parvancorina и Spriggina, живших около 555 млн лет назад. Уже в раннекембрийских (539—541 млн лет) слоях в Китае обнаружены явные мелкие членистоногие с раковинами примерно как у двустворчатых моллюсков. Самые ранние найденные окаменелости трилобитов датируются ранним кембрием (530 млн лет назад), но большое разнообразие видов и всемирное распространение даже ранних трилобитов приводит к выводу, что они к тому времени существовали уже давно. Повторное исследование окаменелостей фауны сланцев Бёрджес (возрастом около 505 млн лет) выявило много членистоногих, которых невозможно отнести ни к одной из известных групп. Это положило начало новому витку дебатов по поводу кембрийского взрыва. Окаменелость Marrella из той же фауны предоставила исследователям первое ясное свидетельство линьки.
Самая ранняя окаменелость ракообразного датируется кембрием, 513 млн лет назад, а чуть позже, 500 млн лет назад, уже обнаруживаются десятиногие ракообразные, напоминающие креветок. С ордовикского периода и далее ископаемые ракообразные встречаются достаточно часто.
К типу членистоногих относятся самые ранние известные наземные животные. Они датируются поздним силуром, около 419 млн лет назад. Вероятно, животные этого типа оставили и наземные следы возрастом около 450 млн лет. У членистоногих имелось несколько преадаптаций для освоения суши, в том числе суставчатый экзоскелет предоставляющий защиту от иссыхания и силы тяжести, а также способы передвижения, независимые от наличия воды. В то же время гигантские пресноводные ракоскорпионы стали рекордсменами по размеру среди членистоногих, достигая длины в 2,5 м.
Самый древний известный представитель паукообразных, Palaeotarbus jerami, жил около 420 млн лет назад (силурийский период). Attercopus fimbriunguis, живший 386 млн лет назад (девонский период), обладал первыми известными органами для выделения паутиноподобных нитей, но паутинных бородавок у него не было, и поэтому его нельзя причислить к истинным паукам (которые впервые появляются в позднекарбоновых отложениях, 299 млн лет назад). Из юрских и меловых пород известно уже много окаменелостей пауков, включая представителей многих современных семейств. Первые известные скорпионы с лёгочным дыханием датируются началом каменноугольного периода.
Древнейшее известное насекомое, Rhyniognatha hirsti, и одно из двух древнейших известных шестиногих (наряду с Rhyniella praecursor) было обнаружено в райниевом кремне в 1919 году. Окаменелости датируются ранним девонским периодом, около 410 млн лет назад. Rhyniognatha питалась, предположительно, спорофиллами сосудистых растений или же могла быть хищником. Возможно это было одно из первых членистоногих, обладающих крыльями.
Общая характеристика типа
Членистоногие —самый многочисленный (более I млн. видов) тип
царства Животные, далекими предками которого были кольчатые
черви. Представители типа заселили не только морские и пресные
водоемы, но и наземную поверхность, почву и воздушную среду. К
жизни в наземной среде приспособились членистоногие трех
классов: Паукообразные, Насекомые и Многоножки. Они являются
настоящими наземными животными, широко распространенными в
самых различных климатических зонах.
Характерные черты организации членистоногих следующие:
-
Тело сегментировано и дифференцировано на три
отдела: голову, на которой размещаются рот и органы
чувств, грудь, выполняющую в основном двигательную
функцию, и брюшко, заключающее большую часть
внутренних органов. У некоторых групп членистоногих голова
сливается с грудью. - Покровы тела —многослойная хитинизированная
кутикула, выполняющая защитную функцию. У наземных
членистоногих ее наружный слой содержит жиро- и
воскоподобные вещества, препятствующие потере воды телом
животного. Кутикула служит также наружным скелетом,
к разным участкам которого прикрепляются пучки
поперечнополосатых мышц, что обеспечивает движение
различных частей тела и конечностей. Из-за нерастяжимости
кутикулы рост членистоногих сопровождается периодической
линькой. -
Членистые конечности подвижно соединены с телом и
представляют собой многочленные рычаги, способные к
сложным движениям. Членики конечностей подвижны благодаря
наличию суставов. Конечности обеспечивают разнообразные
виды движений — ходьбу, бег, прыгание, плавание, а также
выполняют ряд других функций — захват и измельчение пищи,
дыхание, осязание и др. - Полость тела смешанная, т. е. зачатки целома и
остатки первичной полости слиты друг с другом. Целом не
выполняет опорной функции, так как развит наружный скелет. - Пищеварительная система имеет три отдела: передний,
средний и задний. Передний и задний отделы эктодермального
происхождения и изнутри выстланы хитинизированной
кутикулой. Ротовые аппараты разных групп
членистоногих разнообразны, что позволяет им питаться
различными видами кормов. Хорошо развиты
пищеварительные железы, ускоряющие процесс
пищеварения. - Кровеносная система незамкнутая. Сердце
представляет собой расположенную на спинной стороне тела
трубку, разделенную перегородками на несколько камер,
которые сокращаются последовательно друг за другом,
перекачивая гемолимфу. - Органами дыхания являются жабры, а у наземных
—легочные мешки и трахеи. - Органы выделения — видоизмененные метанефридии
(«зеленая» железа раков), у наземных —мальпигиевы
сосуды — многочисленные замкнутые короткие
эпителиальные трубочки, открывающиеся на границе между
средней и задней кишкой. Продукты выделения из полостной
жидкости (гемолимфы) попадают в мальпигиевы сосуды, а из
них — в заднюю кишку. - Нервная система построена по типу брюшной нервной цепочки
кольчатых червей. Ее отличительной чертой является
уменьшение числа парных брюшных ганглиев вследствие их
слияния друг с другом в связи с укорочением тела или
малыми размерами животного. У общественных насекомых
значительного развития достигают надглоточные ганглии —
«мозг», который служит основой формирования сложных форм
врожденного поведения. Хорошо развиты различные органы
чувств: осязания, вкуса, обоняния, зрения, равновесия,
слуха. 10. Членистоногие —раздельнополые животные,
многим из них свойственен половой диморфизм.
Оплодотворение внутреннее. Постэмбриональное развитие у
некоторых прямое, у большинства — с неполным
или полным метаморфозом. Некоторые насекомые
приобрели способность на разных стадиях онтогенеза
существовать в двух средах — водной и наземной.
